双星时差频差定位系统中的多信号定位技术

通过计算并分析多信号的互模糊函数,证明了双星时差频差定位 系统同频多信号定位的可行性;提出了计算双星定位系统可同时分辨的同频信号个数的公式 ,估算了卫星系统 的同频多信号分辨能力,并给出了同频多信号互模糊函数图;最后,提出了一种多信号定位 高效实现方法,其思想是先估计信号个数,再计算局部区域互模糊函数。该方法已得到了工 程验证。     

基于最小二乘融合估计的双星时频差定位

件下具有测量误差和星历误差时定位精度不高的特点,提出了一种基于多次观测数据的最小 二乘融合估计定位算法,该算法无需增加观测条件即可有效提高辐射源定位精度。分析了测 量误差、星历误差对单参考站单次定位及融合定位精度的影响,推导了测量误差、星历误差 对定位误差的传递公式,提出了含星历误差影响的最小二乘融合估计加权算法。通过Monte- Carlo仿真验证了误差分析结果和定位算法,并比较了加权最小二乘估计定位和单次定位的 性能。仿真试验表明：在相同观测精度条件下,加权最小二乘融合定位可极大地提高辐射 源定位精度,最大提高10倍以上。     

一种低轨双星窄带信号定位方法

针对低轨双星系统对窄带辐射源无源定位的应用场景,基于双星观测到的辐射源到达频率差,提出了一种多次频差测量联合估计辐射源位置的方法。详细描述了算法原理、算法处理步骤,并通过计算机仿真分析了信号频率、频差测量误差、观测时长等因素对定位精度的影响。仿真分析表明,在观测时间大于20 s、频差测量精度0.1 Hz时,该方法定位精度优于1.5 km,具有较强的工程应用价值。     

双星时差频差无源定位系统定位算法工程指标分析

通过计算时差、频差测量精度,以及卫星运动引起的时差、频差变化率,提出双星时差频 差无源定位系统的信号最佳采样时间为10～100 ms。进一步推导了工程可实现的定位精 度,仿真结果表明双星系统工程可实现的定位精度约为1～3 km。研究和结论对双 星定位系统定位精度指标的论证与分解具有借鉴意义。     

干扰源双星定位中的邻星同频干扰解调对消方法

干扰源双星定位系统中邻星存在同频干扰,导致目标信号信噪比过低,利用互模 糊函数估计时差、频差时,检测不到相关峰,无法完成参数提取,为此,提出了一种基于解 调对消的干扰抑制方法,通过信号参数估计、调制识别、解调重构、时间同步、相位幅度补 偿和相减抵消等步骤,削弱干扰信号的功率,提高目标信号的信噪比,使得同样的处理增益 下相关峰值明显高于噪底。仿真结果表明该方法能够逼近理论下界,实现干扰条件下的定 位参数提取,有效拓展了双星定位系统的适用性。     

双星时差频差定位体制在频域混叠电磁环境下的应用

现代战场电磁环境复杂,不同类型电磁信号在时频域碰撞混叠,现有常规侦察手段对此类信号的定位应用受到严重制约。双星时差频差定位体制通过互模糊函数求解信号到达时差和频差,分离频域混叠信号并获得高达公里量级的定位精度,非常适合于复杂电磁环境下的应用。通过求解模糊函数的方法分析了时差频差体制对频域混叠信号的分离和定位能力,然后结合美航母编队及其电磁环境构成,探讨了这一能力在监视航母编队,尤其是跟踪识别编队个体成员的具体应用。仿真与分析结果证明了双星时差频差定位体制的优势,对于天基侦察系统的建设具有重要意义。     

双星定位系统定位精度的Cramer-Rao下界分析

介绍了双星时频差定位原理,在此基础上研究了在地球表面约束条件下的双星定位系统的定 位精度理论下界。利用推导的定位精度Cramer-Rao下界,仿真分析了定位参数估计精度、卫 星星历、目标辐射源位置以及辐射源载波频率等因素对定位精度的影响,并给出了物理解释 。定位仿真试验结果表明,定位精度变化趋势与Cramer-Rao下界一致,证明了理论推导的正 确性。     

低轨时差频差系统对运动目标的定位能力

战场高速运动目标往往具有高威胁性,现有天基电子侦察手段对此类目标的定位跟踪能力已经难以适应现代战场感知需要。通过研究时差频差定位原理,在现有双星体制基础上构建了三星时差频差定位体制;同时结合卡尔曼滤波算法,实现了对空中高速运动目标的定位和速度估计。经计算仿真,系统对空中高速运动目标的定位精度达到了几公里量级,速度估计误差达到了10 m/s量级,充分验证了方法的工程可行性。通过上述改进,大幅扩展了天基时差频差系统的应用范围,将有力提升天基系统的战场感知能力。     

多校准站TDOA/FDOA无源定位方法

针对运动目标到达时差（Time Difference-of-Arrival,TDOA）/到达频差（Frequency Difference-of-Arrival,FDOA）定位中的接收站定位误差问题,提出了基于多校准站的TDOA/FDOA定位方法,有效降低接收站定位误差的影响,并推导了该方法的克拉美罗下限（Cramér-Rao Lower Bound,CRLB）。理论分析表明,采用多校准站法能有效降低CRLB,提高目标定位精度。同时,当校准站自身定位存在误差时,也将影响对接收站的校准和目标的定位精度。通过仿真实验定量分析了采用多校准站法对定位精度的改善程度。     

同步轨道卫星四站时差统计定轨精度分析

基于卫星通信信号的多站时差测轨是一种重要的新型无源测轨方法,分析其定轨精度对系统 应用具有重要意义。介绍了四站时 差测轨原理与系统组成,提出了基于四站时差测量数据的自校准统计定轨策略,采用计算机 仿真了同步轨道卫星的统计定轨精度。仿真结果表明：当无系统误差时,24 h观测数据统计定轨位置误差约为11 m,预报1周位置误差约100 m;当存在系统 误差时,可用自校准方法同步估计系统误差,系统误差估计精度约为4 m,位置误差约 为120 m,预报1周的位置误差约为200 m。     

时差型卫星定位系统目标位置标校算法的误差分析

针对时差型卫星定位系统位置标校算法中标校源选择的问题,首先建立了基于单个标校源的标校方法的误差分析模型,分析了参数的系统性误差和随机测量误差对标校效果的影响;其次,定义了两类定位误差改善因子,用来定量描述标校算法对定位精度的改善能力,并可以通过理论计算评价标校源的标校效果,从而为标校源的选择提供了依据。最后,仿真分析验证了误差分析模型及定位误差改善因子的有效性。     

基于GPS驯服铷钟的频率校准系统设计

定期对GNSS接收机的外部频率源进行校准是保证定位精度的重要措施。介绍了GPS驯服铷 钟频率校准系统的工作原理和硬件组成,通过频率校准实验验证了该系统达到 了较好的长期频率准确度和短期频率准确度指标要求,保证了被校准频率源的精确度。     

基于TWSTFT进行钟差预报方法分析

用多项式拟合、频谱分析、改进的AR模型3种方法对由TWSTFT（卫星双向时间频率传递）得出的钟差时间序列进行了拟合和预报分析。为了抵制钟差时间序列中异常值的影响，引入了“抗差等价权”。利用TWSTFT得到的一天的钟差，按不同采样率、不同时间跨度进行计算分析，结果表明：抗差估计的预报精度明显高于最小二乘估计；平滑值的预报精度高于采样值；由于钟差时闻序列中有明显的周期变化，多项式进行钟差预报的精度不可靠；用谱分析进行钟差预报的精度不高，但可以发现钟差时间序列中的主要周期变化；改进的AR模型预报精度最高，预报RMS在1ns左右。